陣列天線理論與工程套用

基本介紹

• 書名：陣列天線理論與工程套用
• 作者：王建 
• ISBN：9787121254628 
• 出版社：電子工業出版社 
• 裝幀：平裝 

圖書內容

在把握陣列天線理論體系的基礎上，本書重點介紹經典的、實用的分析與綜合方法，為了使理論與工程實際相結合，書中採用相關綜合方法設計的實際陣列天線，包括實物照片或仿真模型、仿真結果和實測結果。共8章，主要內容包括：直線陣列及其分析、直線陣列的綜合理論與方法、平面陣列及其分析、平面陣列的綜合理論與方法、陣列天線的最佳化綜合理論及方法、相控陣天線基礎、陣列天線的稀疏技術理論與方法，以及大間距平面陣柵瓣抑制的理論和方法等。本書提供配套電子課件。

目錄

引言 1

第1章 直線陣列的分析 3

1.1 電流源的輻射場 3

1.2 直線陣列 4

1.2.1 並排振子直線陣 5

1.2.2 共軸振子直線陣 6

1.2.3 直線陣陣因子的簡單導出方法 7

1.3 均勻直線陣的分析 8

1.3.1 主瓣最大值及最大指向 8

1.3.2 側射陣、端射陣與掃描陣 8

1.3.3 可見區與非可見區 9

1.3.4 柵瓣及不出現柵瓣的條件 9

1.3.5 均勻側射陣、掃描陣及端射陣的方向圖 10

1.3.6 零點位置 11

1.3.7 主瓣零點寬度(BW)0 12

1.3.8 主瓣寬度(BW)h 12

1.3.9 副瓣位置和副瓣電平 14

1.3.10 方向性係數D 15

1.3.11 均勻直線陣方向性係數的另一種計算方法 16

1.3.12 相關問題的補充 18

1.4 強方向性端射陣 20

1.4.1 漢森-伍德亞德條件 21

1.4.2 強方向性端射陣的方向性係數 22

1.4.3 強方向性端射陣的其他參數 23

1.5 用Z變換法分析陣列 24

1.5.1 Z變換與陣因子函式 25

1.5.2 Z變換法分析陣列 27

1.6 謝昆諾夫單位圓輔助分析陣列 36

1.6.1 謝昆諾夫單位圓 36

1.6.2 均勻側射陣的分析 38

1.6.3 低副瓣陣列 39

1.6.4 賦形波束陣列 41

1.7 不均勻陣列的分析 43

1.7.1 不等間距陣列 43

1.7.2 不均勻相位遞變陣列 48

1.8 單脈衝陣列 55

1.8.1 和、差方向圖陣因子 57

1.8.2 和、差方向性係數 58

1.8.3 差方向圖主瓣和副瓣最大值位置 58

1.8.4 單脈衝雷達天饋系統簡圖 59

1.8.5 實例分析 59

第2章 直線陣列的綜合 62

2.1 道爾夫-切比雪夫綜合法 62

2.1.1 用單位圓說明實現低副瓣陣列的概念 62

2.1.2 切比雪夫多項式 63

2.1.3 陣因子多項式 65

2.1.4 切比雪夫陣列的設計 66

2.1.5 單元間距的改變對切比雪夫陣列方向圖的影響 68

2.1.6 切比雪夫陣列激勵幅度分布的通用綜合公式 69

2.1.7 副瓣電平對切比雪夫陣激勵幅度、錐削效率和方向圖的影響 70

2.1.8 切比雪夫陣列的波束寬度和方向性係數 72

2.1.9 利用切比雪夫函式的根來綜合陣列 75

2.2 功率方向圖和激勵係數 77

2.2.1 功率方向圖函式及其y多項式展開表示 77

2.2.2 由方向圖零點展開功率方向圖函式及陣列函式 78

2.2.3 用y多項式功率方向圖函式表示的方向性係數 79

2.2.4 實例及分析 80

2.2.5 用功率方向圖的y多項式綜合等副瓣陣列 83

2.2.6 綜合結果參數之間的幾個關係式 86

2.2.7 無副瓣陣列 87

2.3 傅立葉變換法 89

2.3.1 連續線源的綜合 90

2.3.2 離散線陣的綜合 92

2.4 伍德沃德-勞森抽樣法 93

2.4.1 連續線源的綜合 93

2.4.2 離散線陣的綜合 96

2.5 泰勒綜合法 101

2.5.1 線源的等副瓣理想空間因子 101

2.5.2 泰勒空間因子 104

2.5.3 線源的泰勒分布 107

2.5.4 泰勒陣列方向圖的主瓣寬度和不出現柵瓣的最大間距 109

2.5.5 泰勒陣列的主要參數 111

2.5.6 泰勒綜合法的步驟 111

2.5.7 副瓣電平對泰勒陣列激勵幅度分布、錐削效率和方向圖的影響 112

2.5.8 單元間距的改變對泰勒陣列方向圖的影響 114

2.5.9 泰勒陣列的設計準則 115

2.5.10 泰勒綜合法設計實例 116

2.5.11 泰勒陣列和切比雪夫陣列的比較 118

2.6 變形泰勒方向圖的綜合 120

2.6.1 變形泰勒空間因子 120

2.6.2 能產生變形泰勒方向圖的連續線源電流分布 121

2.7 差方向圖的貝利斯綜合 123

2.7.1 貝利斯差方向圖函式 124

2.7.2 線源的貝利斯分布 126

2.7.3 線源貝利斯分布的離散 127

2.7.4 貝利斯陣列的陣因子 128

2.7.5 貝利斯陣列差方向圖的主瓣零點寬度及不出現柵瓣的最大間距 130

2.7.6 單元間距d的改變對貝利斯陣列方向圖的影響 130

2.7.7 不同副瓣電平的貝利斯陣列激勵幅度和方向圖 131

2.8 Villeneuve 陣列綜合法 133

2.8.1 用方向圖零點表示切比雪夫陣列的陣因子 133

2.8.2 Villeneuve方向圖函式的構造 134

2.8.3 離散直線陣奇數陣列的綜合公式 135

2.8.4 離散直線陣偶數陣列的綜合公式 136

2.8.5 採用Villeneuve 陣列綜合實例 137

2.9 同時實現和、差方向圖的直線陣列 139

2.9.1 採用一種對稱激勵分布的單脈衝陣列 139

2.9.2 同時採用兩種激勵分布的單脈衝陣列 139

第3章 平面陣列的分析 142

3.1 平面陣列的基本形式 142

3.1.1 常規平面陣形式 142

3.1.2 非常規平面陣形式 143

3.2 矩形柵格矩形平面陣列的陣因子 143

3.2.1 平面陣坐標及參數 144

3.2.2 陣因子方向圖函式 144

3.2.3 平面陣波束指向 145

3.3 帶反射板的對稱振子平面陣 147

3.3.1 對稱振子平面陣結構及坐標系 147

3.3.2 平面陣中第mn個單元及其鏡像的輻射場 148

3.3.3 平面陣的總輻射場 148

3.3.4 E面和H面方向圖函式 149

3.3.5 對稱振子均勻平面陣 150

3.4 平面陣的柵瓣及其抑制條件 151

3.4.1 復T平面 151

3.4.2 主瓣和柵瓣在復T平面中的位置關係 152

3.4.3 抑制柵瓣在實空間出現的條件 153

3.5 平面陣波束寬度和方向性係數 154

3.5.1 3dB輪廓線方程 154

3.5.2 半功率波瓣寬度 157

3.5.3 平面陣方向性係數D 159

3.6 平面陣的和、差方向圖 161

3.6.1 從左到右順序排列單元的情況 162

3.6.2 以陣列中心點為對稱排列單元的情況 162

3.7 可分離型矩形柵格矩形平面陣的分析與設計實例 163

3.7.1 平面陣的綜合設計 163

3.7.2 平面陣的三維方向圖繪製 166

3.7.3 幾個典型的可分離型矩形平面陣的分析 167

3.8 三角形柵格平面陣 169

3.8.1 三角形柵格矩形邊界平面陣的陣因子 170

3.8.2 三角形柵格矩形平面陣的柵瓣及抑制 171

3.8.3 三角形柵格矩形平面陣的分析 173

3.9 幾種典型邊界平面陣的分析 176

3.9.1 陣列天線普遍適用的分析表達式 176

3.9.2 適合於分析特定邊界平面陣的陣因子 177

3.9.3 圓形、橢圓形和八邊形邊界平面陣的分析實例 178

3.10 圓環陣列的分析 180

3.10.1 圓環陣陣因子 180

3.10.2 圓環陣的方向性係數 184

3.10.3 考慮單元方向圖的圓環陣 186

第4章 平面陣列的綜合 190

4.1 各剖面均為等副瓣的切比雪夫平面陣綜合 190

4.1.1 陣因子 191

4.1.2 綜合方法 192

4.1.3 主瓣寬度和方向性係數 193

4.1.4 實例 193

4.2 圓口徑泰勒綜合 195

4.2.1 圓口徑泰勒空間因子 195

4.2.2 圓口徑泰勒分布 197

4.2.3 圓口徑泰勒分布的口徑效率v 198

4.2.4 圓口徑泰勒平面陣 201

4.3 橢圓口徑泰勒綜合 207

4.3.1 把橢圓轉化為圓的坐標變換 207

4.3.2 橢圓口徑綜合實例 207

4.4 圓口徑貝利斯綜合 208

4.4.1 圓口徑貝利斯空間因子 208

4.4.2 圓口徑貝利斯分布 211

4.4.3 圓口徑貝利斯平面陣 212

4.5 圓口徑平面陣列和、差方向圖的同時實現 216

第5章 陣列天線的最佳化綜合 218

5.1 直線陣方向性係數的最最佳化 218

5.1.1 直線陣方向圖函式的矩陣表示 218

5.1.2 方向性係數D的矩陣表示 219

5.1.3 方向性係數D的最最佳化方法 220

5.1.4 直線側射陣方向性係數的最最佳化 220

5.1.5 直線端射陣方向性係數的最最佳化 222

5.2 圓環陣方向性係數的最最佳化 223

5.2.1 圓環陣側射方向性係數的最最佳化 224

5.2.2 圓環陣端射方向性係數的最最佳化 225

5.2.3 短偶極子為圓環陣單元的方向性係數的最最佳化 226

5.3 賦形方向圖的最佳化綜合——變尺度算法 227

5.3.1 賦形波束的最佳化綜合原理 228

5.3.2 賦形波束的最佳化綜合實例 232

5.4 賦形方向圖的最佳化綜合——Orchard-Elliott法 240

5.4.1 用復根表示的直線陣陣因子功率方向圖函式 240

5.4.2 綜合方法理論 241

5.4.3 用多項式函式展開來表示期望的賦形波束函式F0(u) 245

5.4.4 方法的改進 246

5.4.5 實例 246

5.4.6 賦形方向圖的變尺算法與Orchard-Elliott方法的比較 255

第6章 相控陣天線原理 256

6.1 相控陣掃描原理 257

6.1.1 一維相控掃描陣列 258

6.1.2 二維相控掃描陣列 262

6.2 陣列天線單元互耦及分析方法 264

6.2.1 阻抗法 265

6.2.2 散射法 266

6.2.3 有源單元方向圖 267

6.2.4 小陣分析法 274

6.3 相控陣的輻射單元 279

6.3.1 電流（線）天線單元 280

6.3.2 口徑天線單元 282

6.3.3 微帶貼片天線單元 284

6.4 相控陣的饋電方式 284

6.4.1 強制饋電方式 284

6.4.2 空間饋電方式 285

6.5 相控陣天線近場測量 287

6.5.1 平面近場測試系統簡介 287

6.5.2 近場測量精度 289

6.5.3 相控陣天線近場測量方法 290

第7章 密度加權稀疏陣列 292

7.1 密度加權陣列特點 292

7.2 獨立採樣機率密度稀疏法 294

7.3 相關採樣機率密度稀疏法 297

7.4 多階密度加權法 300

7.4.1 幅度量化方法一 300

7.4.2 幅度量化方法二 302

7.5 密度加權陣性能數值模擬分析 304

第8章 大間距陣列柵瓣抑制 310

8.1 概述 310

8.2 大間距陣列採用的高效單元 312

8.2.1 孤立的單元天線 312

8.2.2 小陣中的單元天線 313

8.3 子陣級非周期結構陣列的分析模型 316

8.3.1 陣列中某個單元的遠區輻射場 317

8.3.2 陣列總輻射場 318

8.3.3 子陣級周期結構矩形陣的分析 319

8.4 子陣級非周期結構陣列柵瓣抑制的隨機分布法 320

8.5 子陣級非周期結構陣列柵瓣抑制的最佳化方法 322

8.6 子陣級非周期結構八角陣列的柵瓣抑制 326

8.7 子陣級旋轉變形八角陣 332

8.7.1 旋轉角度的確定 333

8.7.2 子陣級隨機旋轉角度的非周期結構八角陣 334

8.7.3 子陣級定角度旋轉的非周期結構八角陣 335

8.8 環柵陣的分析 337

8.8.1 典型的弧形環柵陣 337

8.8.2 子陣為梯形的環柵陣 339

8.9 結論 343

第9章 陣列天線的工程設計 344

9.1 詢問機天線設計 345

9.1.1 某詢問機天線的技術指標 345

9.1.2 陣列的理論分析與綜合 345

9.1.3 陣列單元的選擇與仿真設計 347

9.1.4 和差饋電網路的仿真設計 348

9.1.5 單元天線陣與和差饋電網路的整體仿真及天線實物實測結果 348

9.2 矩形波導窄邊縫隙行波線陣天線設計 350

9.2.1 某X波段窄邊縫隙行波線陣天線的技術指標 350

9.2.2 陣列設計 350

9.2.3 矩形波導窄邊縫隙陣的交叉極化及其抑制 353

9.2.4 縫隙等效並聯電導與其激勵幅度的關係 355

9.2.5 輸入駐波及其與單元間距的關係 357

9.2.6 矩形波導窄邊縫隙陣各單元傾角及切割深度 358

9.2.7 矩形波導窄邊縫隙陣天線建模仿真及實物測試結果 360

9.3 賦形波束陣列天線設計 362

9.3.1 方位台平面陣的技術指標 362

9.3.2 平面陣的分析與設計 363

參考文獻 369